Μια γονιδιακή αλληλεπίδραση είναι μια αλληλεπίδραση μεταξύ πολλαπλών γονιδίων που έχει αντίκτυπο στην έκφραση του φαινοτύπου ενός οργανισμού. Ενώ η έκφραση των φυσικών χαρακτηριστικών συχνά περιγράφεται ως το αποτέλεσμα της κληρονομικότητας δύο γονιδίων, ένα σε κάθε αλληλόμορφο από κάθε γονέα, είναι στην πραγματικότητα πολύ πιο περίπλοκη. Ομάδες γονιδίων αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, εξηγώντας γιατί οι φαινότυποι είναι τόσο μεταβλητοί μεταξύ μεμονωμένων μελών ενός είδους. Η κατανόηση των αλληλεπιδράσεων των γονιδίων είναι μια σημαντική πτυχή της κατανόησης της κληρονομικότητας, ιδιαίτερα της κληρονομικότητας των επιβλαβών χαρακτηριστικών.
Οι αλληλεπιδράσεις των γονιδίων μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα την αλλαγή ή την καταστολή ενός φαινοτύπου. Αυτό μπορεί να συμβεί όταν ένας οργανισμός κληρονομεί δύο διαφορετικά κυρίαρχα γονίδια, για παράδειγμα, με αποτέλεσμα την ατελή κυριαρχία. Αυτό παρατηρείται συνήθως στα λουλούδια, όπου η αναπαραγωγή δύο λουλουδιών που μεταβιβάζουν κυρίαρχα γονίδια μπορεί να οδηγήσει σε ένα λουλούδι ασυνήθιστου χρώματος που προκαλείται από ατελή κυριαρχία. Εάν το κόκκινο και το λευκό κυριαρχούν, για παράδειγμα, οι απόγονοι μπορεί να έχουν ροζ ή ριγέ χρώμα ως αποτέλεσμα μιας γονιδιακής αλληλεπίδρασης.
Μερικές φορές, τα γενετικά χαρακτηριστικά καταστέλλονται πλήρως. Τα άτομα με αλμπινισμό μπορεί να φέρουν γονίδια για χαρακτηριστικά που δεν εκφράζονται στους φαινότυπους τους, επειδή ο αλμπινισμός δρα για να απενεργοποιήσει αυτά τα γονίδια. Αυτό φαίνεται επίσης στα μοτίβα χρωματισμού σε ζώα όπως οι γάτες ταρταρούγας, όπου το ασυνήθιστο χρώμα των μαλλιών είναι αποτέλεσμα επιλεκτικών αλληλεπιδράσεων γονιδίων, με τα γονίδια να απενεργοποιούνται σε ορισμένες τοποθεσίες και να ενεργοποιούνται σε άλλες.
Η μύγα των φρούτων έχει μελετηθεί εκτενώς στη γενετική και μεγάλο μέρος της κατανόησης του πώς λειτουργούν οι αλληλεπιδράσεις των γονιδίων προέρχεται από την εργασία με τη μύγα σε εργαστηριακά περιβάλλοντα. Σε οργανισμούς όπως ο άνθρωπος, όπου ο γενετικός πειραματισμός θεωρείται ανήθικος, οι γενετιστές αναγκάζονται να βασίζονται σε δεδομένα από τον υπάρχοντα πληθυσμό για να μάθουν για κυρίαρχα και υπολειπόμενα χαρακτηριστικά και να δουν πώς μπορούν να αλληλεπιδράσουν ομάδες γενετικών χαρακτηριστικών. Μια γονιδιακή αλληλεπίδραση είναι το αποτέλεσμα της κληρονομικότητας γονιδίων που συγκρούονται κατά κάποιο τρόπο, καθιστώντας αδύνατο για όλα να εκφραστούν ως κωδικοποιημένα ή της κληρονομικότητας ενός συνόλου αλληλένδετων γονιδίων που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για να εκφράσουν έναν φαινότυπο.
Μερικές φορές μια αλληλεπίδραση γονιδίου περιορίζει την παραγωγή ορισμένων πρωτεϊνών, συχνά αρκετά νωρίς στην εμβρυϊκή ανάπτυξη. Σε άλλες περιπτώσεις, μπορεί να παρέμβει στην κωδικοποίηση των πρωτεϊνών για να οδηγήσει σε αλλοιωμένη έκφραση ενός φυσικού χαρακτηριστικού. Τα υβρίδια παρουσιάζουν συχνά μια ποικιλία από ενδιαφέροντα αποτελέσματα αλληλεπιδράσεων γονιδίων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι αλληλεπιδράσεις είναι ευεργετικές και μπορεί να εξελιχθούν στα δικά τους γενετικά χαρακτηριστικά, ενώ σε άλλες, η αλληλεπίδραση των γονιδίων μπορεί να δημιουργήσει ένα μειονέκτημα και αυτά τα χαρακτηριστικά τελικά να εξαφανιστούν.